一种碳钢表面复合氨基酸组装膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及金属防腐蚀技术领域，具体涉及一种碳钢表面复合氨基酸组装膜及其制备方法和应用，包括如下质量百分比的物质：增效剂50

【技术实现步骤摘要】
一种碳钢表面复合氨基酸组装膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属防腐蚀
，具体涉及一种碳钢表面复合氨基酸组装膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钢铁因为价格低廉、适应性广成为使用最多的金属材料之一，广泛用于汽车、建筑和管道等方面。但是由于大气腐蚀的存在，严重制约了钢铁材料的使用寿命。因此，提高钢铁材料的耐腐蚀能力对于其生产应用过程极为重要。
[0003]缓蚀剂是一种常用的防腐蚀方法，具有保护效率高、适应性广泛和价格低廉等特点，在金属保护中有着重要的作用。在传统的防锈处理过程中，人们常采用一些成本低但毒性较大的缓蚀剂。随着环保要求越来越严格，急需开发环境友好型缓蚀剂。
[0004]氨基酸化合物可以通过蛋白质水解制得，具有无毒、易降解的特点。氨基酸化合物含有S、N、O等杂原子，可与金属离子形成配位化合物，对于金属材料具有较好的缓蚀作用，已成为绿色环保缓蚀剂发展的主要方向之一。氨基酸属于两性化合物，在碱性溶液中显示负电性，在酸性介质中显示正电性，在等电点的条件下，显示电中性。氨基酸分子极性大、难以挥发，经常作为液相缓蚀剂进行使用。中国专利技术专利申请CN113801047A公开了一种金属缓蚀剂及其制备方法，其特征为以α
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氨基酸为原料，加入碱液和对叔丁基苯甲酰氯进行反应，然后进行萃取提纯。中国专利技术专利申请CN109136936A公开了一种水基金属缓蚀剂，其特征包含一种或多种氨基酸。这些含有氨基酸类化合物的金属表面处理液的应用，存在废水污染和使用量大的问题。
[0005]气相缓蚀剂具有挥发、气化能力，在常温下自动不断的升华，挥发成气体，到达金属表面形成缓蚀膜，可以有效的隔绝腐蚀介质，从而避免金属的腐蚀，成为一种防止金属制品大气腐蚀的主要材料。目前，国内外使用的气相缓蚀材料配方中大多含有亚硝酸盐等有毒有害物质，严重制约着气相缓蚀技术的推广和应用，因此，不含亚硝酸盐的气相缓蚀剂的开发成为研究的重点。中国专利技术专利CN1320164C公开了一种用于工业设备保护的气相缓蚀剂及其制备方法，其主要成分为环己胺、乙醇胺等。这些气相缓蚀剂具有一定的毒害性，实际使用性能欠佳。
[0006]虽然氨基酸化合物在金属表面处理液中得到应用，但是由于氨基酸分子极性大，难以挥发，这些特点限制了其在气相缓蚀剂中的应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种碳钢表面复合氨基酸组装膜及其制备方法和应用，采用复配增效的方式，提高氨基酸的挥发性能，并且通过气相自组装的方式，在钢铁表面形成了自组装膜，提高钢铁材料的耐蚀性。
[0008]本专利技术采用的自组装膜技术是指具有适当结构的活性分子在金属基体等材料表面，自发形成有序结构膜的一种技术。申请人从构思伊始便意识到了自组装膜技术的成膜
速度快、缺陷少、覆盖率高、成本低等优点，以此拟应用于金属表面处理。同时申请人认为气相自组装技术由于不需要制备金属表面处理溶液，不存在废液的排放，具有操作方便的特点。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0010]本专利技术第一方面公开了一种碳钢表面复合氨基酸组装膜，包括如下质量百分比的组分：
[0011]增效剂
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50
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55％；
[0012]氨基酸
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45
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50％。
[0013]优选地，所述的增效剂为长链脂肪酸和/或长链脂肪胺。长链脂肪酸和长链脂肪胺具有双亲结构，可以在金属表面形成疏水性保护膜。
[0014]优选地，所述的长链脂肪酸为碳原子大于等于8的长链脂肪酸。
[0015]优选地，所述的长链脂肪酸为十二酸。
[0016]优选地，所述的长链脂肪胺为碳原子大于等于8的长链脂肪胺。
[0017]优选地，所述的长链脂肪胺为十二胺。
[0018]优选地，所述的氨基酸为丙氨酸、赖氨酸或苯丙氨酸。丙氨酸和苯丙氨酸为小分子的非极性氨基酸，赖氨酸为碱性氨基酸，这些氨基酸的挥发性相对较大，更适宜于在气相自组装中使用。
[0019]本专利技术第二方面公开了一种制备如上任一所述的碳钢表面复合氨基酸组装膜的方法，包括如下步骤：
[0020]S1：混合增效剂与氨基酸并充分研磨，得到复配缓蚀剂；
[0021]S2：将步骤S1得到的复配缓蚀剂置于密闭容器底部，并将待处理碳钢架于密闭容器内复配缓蚀剂上方，加热后得到所述的碳钢表面复合氨基酸组装膜。
[0022]优选地，步骤S2中所述的加热的温度为50
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80℃，时间为6
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12h。升高温度和延长时间，能够提高药剂的气相挥发能力，从而在金属表面形成质量良好的自组装膜。但是，过高温度和过长时间不能够提高气相自组装的效果，反而会降低处理的效率。
[0023]本专利技术第三方面公开了一种如上任一所述的碳钢表面复合氨基酸组装膜在金属防腐蚀中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术采用复配增效的方式，通过增效剂(长链脂肪酸或长链脂肪胺)的加入，能够有效提高氨基酸的挥发性能，扩大氨基酸类缓蚀剂的应用范围；氨基酸和金属表面有很好的亲和力，长链脂肪酸或长链脂肪胺能够提高表面膜的憎水性，从而提高碳钢表面自组装膜的致密性和完整性。使用时通过气相自组装的方式在钢铁表面形成了自组装膜，使用的原料简单，操作简便，并且无污染；经测试，该自组装膜能够有效提高钢铁材料的耐蚀性。
[0026]2、本专利技术的组装膜仅包含氨基酸与长链脂肪酸或长链脂肪胺，因而该膜为环境友好型自组装膜，避免了现有气相缓蚀材料配方中大多含有亚硝酸盐等有毒有害物质的使用，更符合市场的发展以及使用者的需要。
附图说明
[0027]图1为碳钢样品的FT
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IR反射光谱图：(a)实施例1碳钢样品；(b)实施例2碳钢样品；
[0028]图2为实施例1缓蚀剂和实施例2缓蚀剂挥发性失重实验结果图；
[0029]图3为湿热实验结果实物图(a)空白碳钢试片；(b)实施例1碳钢样品；(c)实施例2碳钢样品；
[0030]图4(a)空白电极和气相组装锈蚀电极在0.1mol/L NaCI溶液中的Nyquist图；
[0031]图4(b)空白电极和气相组装锈蚀电极在0.1mol/L NaCI溶液中的Bode阻抗膜值图；
[0032]图4(c)空白电极和气相组装锈蚀电极在0.1mol/L NaCI溶液中的Bode相位图；图4(d)电化学等效电路图；
[0033]图5为空白电极和气相组装电极在0.1mol/L NaCl溶液中的极化曲线图。
具体实施方式
[0034]下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳钢表面复合氨基酸组装膜，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：增效剂
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50
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55％；氨基酸
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50％。2.根据权利要求1所述的一种碳钢表面复合氨基酸组装膜，其特征在于，所述的增效剂为长链脂肪酸和/或长链脂肪胺。3.根据权利要求2所述的一种碳钢表面复合氨基酸组装膜，其特征在于，所述的长链脂肪酸为碳原子大于等于8的长链脂肪酸。4.根据权利要求3所述的一种碳钢表面复合氨基酸组装膜，其特征在于，所述的长链脂肪酸为十二酸。5.根据权利要求2所述的一种碳钢表面复合氨基酸组装膜，其特征在于，所述的长链脂肪胺为碳原子大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大全，方正，高立新，张婷婷，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：